一种高精度多模态消化内镜系统的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型属于医疗器械技术领域，具体涉及一种高精度多模态消化内镜系统。【【背景技术】】
[0002]胃癌是严重威胁人类生命健康的恶性肿瘤之一，全球范围内，其发病率位居恶性肿瘤第四位，病死率位居第二，亚洲是胃癌的高发地区，尤以中国、日本和韩国为重，我国胃癌发病率位居恶性肿瘤第二位，病死率居第一位，且死亡人数占全球胃癌死亡人数的44%，因此，提高胃癌患者生存率是我国胃癌工作者的首要任务和工作难点，胃癌的高病死率与发现时病变已处于晚期密切相关，相关数据显示，晚期胃癌术后5年的生存率不足61 %，而早期胃癌可达84%?99%，对于小胃癌和微小胃癌，术后10年生存率可达100%，因此胃癌的早期诊断是降低胃癌病死率的关键环节和有效手段；然而，早期胃癌没有特异性的症状出现，现行的胃镜加活检的诊断方法主要依据肿瘤形态学的改变，因而难以发现早期胃癌；研究表明，肿瘤细胞分子功能改变早于形态学变化，研发可识别早期胃癌分子功能改变，同时提高形态学诊断精确度的全新内镜系统，将大大提前胃癌诊断与处置时间，是未来胃镜系统设计和研发的发展方向。
【【实用新型内容】】
[0003]本实用新型的目的是提供一种一种高精度多模态消化内镜系统，通过一次下镜即可实现多种功能，有效解决多次下镜存在的病变信号和图像配准的问题，本实用新型的内镜系统能够节省手术时间减轻病患痛苦，并大大降低了目前国内此类手术的手术费用。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种高精度多模态消化内镜系统，包括用于进入人体腔道采集影像信息的内镜模块，所述内镜模块包括镜管和安装在镜管前端的内镜探头，所述内镜探头内设置有照明光纤，内镜探头在轴向上还开设有若干通道，分别用于安装契伦科夫内镜的传像光纤束和激光共聚焦内镜的传像光纤束，以及白光电子内镜系统，内镜探头在轴向上还开设有一用于喷水清洗镜头的水道。
[0005]所述白光电子内镜系统包括设置在内镜探头端面的图像传感耦合镜头和用于传输信号的视频传感器。
[0006]所述图像传感耦合镜头由微型光学镜头和微型图像传感器CCD摄像机构成，用于进行图像拍摄。
[0007]所述激光共聚焦内镜的传像光纤束可拆卸的设置于内镜探头的通道中，此通道取出激光共聚焦内镜后作为工作通道。
[0008]所述契伦科夫内镜传像光纤束、激光共聚焦内镜传像光纤束以及白光电子内镜系统安装于内镜探头的不同通道中。
[0009]所述内镜探头前端面上安装有镜头盖片。
[0010]所述镜管后端连接有用于处理信号的外部模块，所述外部模块连接至计算机。
[0011]所述外部模块包括:完成电子内镜探头所采集到的视频信号的模数转换与输出处理的白光电子内镜模块、完成激光扫描控制和共聚焦光信号采集的激光共聚焦内镜模块和完成契伦科夫荧光信号采集的契伦科夫荧光内镜模块。
[0012]所述白光电子内镜模块包括视频处理系统和照明光源，照明光源采用LED，照明光源通过照明光纤为白光电子内镜提供照明，设置于内镜探头前端的图像传感耦合镜头拍摄到的视频信号经过导线传输到视频处理系统处理后传给计算机；
[0013]激光共聚焦内镜模块包括光电探测器、激光器、二向色镜、X向扫描振镜、Y向扫描振镜、滤波片、针孔和设置在内窥探头中高耦合效率的耦合透镜和位置可调的物镜，激光器提供照明光源，经过光源针孔获得点光源被二向色镜反射进入扫描光路，计算机控制高精度的X和Y两个方向上的X向扫描振镜和Y向扫描振镜实现激发光导入传像光纤在成像焦平面上快速逐点扫描，成像平面上的反射光经过同样的光路通过二向色镜和滤波片后，最终只有荧光信号被探测针孔汇聚于光电探测器上；
[0014]所述契伦科夫荧光内镜模块包括光电信号采集设备、契伦科夫传像光纤束、耦合镜头和成像暗箱，契伦科夫内镜模块完成核素所发出的契伦科夫荧光图像的采集，核素高吸收的肿瘤组织所发出的契伦科夫荧光信号经由契伦科夫传像光纤束，经过耦合镜头，投射于高灵敏度CCD相机上，所采集的契伦科夫荧光图像经过视频数据线传输到视频处理系统进一步处理。
[0015]所述激光共聚焦内镜为探头式激光共聚焦内镜。
[0016]与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果，基于白光电子内镜具有检查视野范围大的优点，在白光电子内镜检查结果的基础上，通过契伦科夫荧光内镜实现特异性分子功能成像，通过共聚焦内镜进行亚细胞水平分辨率的细胞结构成像和共聚焦显微成像，进一步进行黏膜层的体内组织学实时成像，本实用新型融合高清白光电子内镜、契伦科夫荧光内镜(eCLI)和基于探头的共聚焦显微内镜(pCLE)，将三种成像系统融于一体形成一种高精度多模态消化内镜系统，针对早期消化道肿瘤微小病灶，实现了形态结构、代谢功能和显微结构三种信息融合成像，为消化道肿瘤的早期检测、良恶性判断、分期等诊断过程提供强有力的工具；而且本实用新型结构设计合理，将通过一次下镜即可实现多种功能，有效的解决了多次下镜存在的病变信号和图像配准的问题，而且一次下镜大大减轻了病患痛苦，并大大降低了目前国内此类手术的手术费用，节省手术时间。
[0017]进一步的，将激光共聚焦内镜取出后，激光共聚焦内镜所在通道作为工作通道进行套扎、扩张、活检或取异物等操作，结构设计合理，操作简单。
[0018]进一步的，本实用新型的多模态消化内镜系统中，不同的内镜使用各自独立的光学通道，保证各自能够正常稳定工作而不相互干扰。
【【附图说明】】
[0019]图1为本实用新型的结构示意图。
[0020]图2为本实用新型内镜探头端面结构示意图。
[0021]图3为本实用新型外部模块的结构示意图。
[0022]附图中:1-内镜模块，11-镜管，12-白光电子内镜模块，121-视频处理系统，122-照明光源，13-内镜探头，14-契伦科夫荧光内镜模块，141-光电信号采集设备，142-契伦科夫传像光纤束，143-耦合镜头，15-照明光纤，16-激光共聚焦内镜模块，161-激光器，162-光源针孔，163-二向色镜，164-X向扫描振镜，165-Y向扫描振镜，166-滤波片，167-探测针孔，168-光电探测器，31-契伦科夫内镜光路系统，33-激光共聚焦内镜，35-白光电子内镜系统，37-水道。
【【具体实施方式】】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。
[0024]参见图1和图2，一种高精度多模态消化内镜系统，包括用于进入人体腔道采集影像信息的内镜模块1，内镜模块I包括镜管11和安装在镜管11前端的内镜探头13，镜管11后端连接有用于处理信号的外部模块，外部模块包括:完成电子内镜探头所采集到的视频信号的模数转换与输出处理的白光电子内镜模块12、完成激光扫描控制和共聚焦光信号采集的激光共聚焦内镜模块16和完成契伦科夫荧光信号采集的契伦科夫荧光内镜模块14，内镜探头13内设置有照明光纤15，外部模块的信号输出端连接计算机；
[0025]内镜探头13内设置有照明光纤15，内镜探头13在轴向上还开设有若干通道，分别用于安装契伦科夫内镜的传像光纤束31、激光共聚焦内镜的传像光纤束33和白光电子内镜系统35，契伦科夫内镜传像光纤束31、激光共聚焦内镜传像光纤束33以及白光电子内镜系统35安装于不同通道中，保证各自能够正常稳定工作而不相互干扰，激光共聚焦内镜的传像光纤束33可拆卸的设置于通道中，此通道取出激光共聚焦内镜后作为工作通道，进行套扎、扩张、活检或取异物等操作；
[0026]白光电子内镜系统35包括设置在内镜探头13端面的图像传感耦合镜头和用于传输信号的视频传感器，图像传感耦合镜头由微型光学镜头和微型图像传感器CCD摄像机构成，图像传感耦合镜头是进入身体内部用来观察和拍摄图像的，是图形采集部分，白光电子内镜镜头的视场、观察角度、方向等均可以调节，视频处理系统将图像传感耦合镜头拍摄到的视频信号经过模数转换提供给电脑进行后续处理；
[0027]内镜探头13在轴向上还开设有一用于喷水清洗镜头的水道37，内镜探头13前端面上安装有镜头盖片。
[0028]参见图3，白光电子内镜模块包括视频处理系统121和照明光源122，照明光源122采用LED，照明光源122通过照明光纤15为白光电子内镜提供照明，设置于内镜探头11前端的图像传感耦合镜头拍摄到的视频信号经过导线传输到视频处理系统处理后传给计算机；
[0029]激光共聚焦内镜模块包括传像光纤束、光电探测器168、激光器161、二向色镜163、扫描器、滤波片166、针孔和设置在内窥探头13中高耦合效率的耦合透镜和位置可调的物镜，耦合透镜和物镜实现了组织结构像的采集和光线到光纤束的耦合，耦合透镜和物镜之间通过压电陶瓷连接，利用压电陶瓷压电特性，改变压电晶体的外部输入电压致使压电晶体在Z轴方向上的物理尺寸发生精确伸缩，从而驱动物镜沿着深度方向进行精细地伸缩运动，调节物镜的位置，从而实现物镜位置的改变；传像光纤束是进行内窥成像不可缺少的关键器件，它主要有两个作用:一是作为光信号的传导介质，二是照明针孔，传像光纤束作为该系统的一个重要组成部分对系统的性能起着很大影响，本方案中选择传像光纤时应着重考虑如下四点:第一，单根光纤纤芯直径和共聚焦显微镜输出光斑直径的匹配，如果光斑直径大于纤芯直径一部分光将被损耗降低了系统的光输出效率；另外光还会同时耦合到若干根光纤中这就导致了光纤间的串扰，严重降低了图像的分辨率和对比度；第二，光纤数值孔径和物镜数值孔径的匹配，光纤的数值孔径应该小于或等于物镜的数值孔径，如光纤的数值孔径大于物镜的数值孔径将有部分有用信号不能被物镜接收从而降低光